云室实验显示了火星云的形式

实验表明,火星上的云在地球上比云更潮湿的条件

此图像提供全球天气模式的全局“快照”。在这里,蓝白色水冰云悬挂在Tharsis火山上方。信用:NASA / JPL-CALTECH / MSSS

在德国的大气设施中使用气溶胶互动和动态,研究人员能够在通常发现的寒冷温度下产生云火星,发现这种情况下的云形成需要比地球上所需的云形成更大的相对湿度。

乍一看,火星的云很容易被误认为是地球上的那些:马尔迪天空的图像,由美国宇航局有机会漫游者,描绘了Gauzy,高海拔缕缕,类似于我们的Cirrus云。鉴于科学家了解了红色星球的大气,这些云可能由二氧化碳或水性冰晶组成。但很难了解产生这种云的确切条件,而不会直接从火星云采样。

研究人员麻省理工学院现在已经完成了下一个最好的事情:他们在德国的三层高云室内重建了火星状况,调整室温和相对湿度,以匹配火星的条件 - 基本上在地球上形成火星云。

虽然研究人员能够在火星上通常在火星上发现的寒冷温度下产生云,但他们发现这种条件下的云形成需要将腔室的相对湿度调节至190% - 远远大于地球上需要的云层。该发现应该有助于改善火星氛围的传统模型,其中许多人认为火星云需要类似于地球上发现的湿度水平。

“Mars的很多大气模型都很简单,”Victor P.Starr在麻省理工学院大气化学助理教授Dan Cziczo说。yabovip2021“他们必须对云层的形式产生毛起动力:一旦它达到100%的湿度,繁荣,你就可以形成云。但我们发现你需要更多的是启动这个过程。“

Cziczo表示,该集团的实验结果将有助于改善火星气候模型,以及科学家对行星如何通过大气运输水的理解。他和他的同事们有报告了中国地球物理研究杂志的研究结果:行星

播种火星云

该团队在2012年夏季进行了大部分研究的实验,德国卡尔斯鲁厄(AIDA)设施的气溶胶互动和动态 - 前核反应堆,此后已被转换为世界上最大的云室。

该设施最初是旨在研究地球上的大气条件。但辛佐意识到,随着微调一点,腔室可以适应模拟火星的条件。为此,该团队首先将所有氧气从腔室中泵出来,而是用惰性氮气或二氧化碳填充它 - Martian气氛中最常见的组件。然后,它们产生了一种尘暴,泵入与火星上发现的矿物尘埃相似的细颗粒。很像地球上,这些颗粒充当云种子周围的云种子可以粘附形成云颗粒。

在“播种”腔室之后,研究人员调整了温度,首先将其设置为地球上云形成的最冷的温度(约81度华氏温度)。在整个实验中,它们逐渐降低了温度,最终停止在腔室的最低景点,减去120华氏度 - “火星上的温暖夏日,”Cziczo说。

通过在每个温度条件下调整腔室的相对湿度,研究人员能够在预期的相对湿度下在更温暖,地球温度下产生云。这些观察结果使研究人员对他们的实验设置有信心,因为他们试图在接近火星的条件的温度下生长云。

拨打温度下来

一周多,集团创建了10云,每云都有大约15分钟的形成。腔室完成绝缘,因此研究人员使用了一个激光系统,横跨腔室,检测云形成。任何形成散射激光的云;然后通过计算机检测并记录该散射,其显示结果 - 云颗粒的大小,数量和组成 - 用于腔室外的科学家。

通过在接下来的六个月内分析了这一数据,研究人员发现,在最低温度下增长的云需要极高的相对湿度,以便水蒸气在灰尘颗粒周围形成冰晶晶体。Cziczo表示,目前尚不清楚为什么火星云需要这种潮湿的条件来塑造,但希望进一步调查这个问题。

为此,小组计划返回德国下秋天,当腔室将经过装修时,使其能够在较低的温度下进行云实验 - 可能更密切地模仿火星上冰冷的氛围。

“如果我们想了解水的地方以及如何通过火星的大气运输,我们必须了解该星球的云层,”Cziczo说。“希望这将使我们走向正确的方向。”

密歇根大学大气,海洋和太空科学教授尼尔顿·····················纳诺教授他补充说,结果可能会改善我们对大气层和土地上的MARS水循环的理解。

“这些结果很有趣,因为他们建议火星的地区是薄弱的摩尔,”瑞尼诺没有参加研究。“这可能对地面和浅层地下的水处理有重要意义。”

出版物:Daniel J. Cziczo,等,“Martian矿物粉尘代理人的冰成核:我们可以在没有离开地球的情况下了解火星?”地球物理研究:2013年行星杂志;DOI:10.1002 / JGRE.20155

图片:NASA /JPL.-caltech / msss.

以许可转载麻省理工学院新闻

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